uso, reuso y reciclaje del agua residual en una vivienda

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL ADMINISTRATIVA
“USO, REUSO Y RECICLAJE DEL AGUA
RESIDUAL EN UNA VIVIENDA”
PATRICIA JAMILETTE KESTLER ROJAS
GUATEMALA, OCTUBRE DEL 2004
UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL ADMINISTRATIVA
“USO, REUSO Y RECICLAJE DEL AGUA RESIDUAL
EN UNA VIVIENDA”
TESIS
Presentada al Consejo de la
Facultad de Ingeniería
Universidad Rafael Landívar
Por:
PATRICIA JAMILETTE KESTLER ROJAS
Previo a conferírsele el título de:
INGENIERA CIVIL ADMINISTRATIVA
En el grado académico de:
LICENCIADA
Guatemala, Octubre del 2004
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“USO, REUSO Y RECICLAJE DEL AGUA RESIDUAL
EN UNA VIVIENDA”
RESUMEN EJECUTIVO
El agua ha sido tema de interés debido al papel vital que este recurso juega en la vida
humana y su creciente escasez para abastecer los servicios requeridos. El ahorro de
agua potable en el hogar es fundamental para economizarla en cualquier comunidad,
sobre todo en zonas donde el servicio o suministro público de agua suele ser costoso y
algunas veces irregular.
En lugar de utilizar agua potable de consumo público, actualmente se están reutilizando
aguas residuales tratadas, con una calidad sanitaria y estética similar a la del agua de
abastecimiento. Aparte de agotar todos los recursos tecnológicos al alcance para
disminuir el uso de agua en el hogar y en las actividades comerciales e industriales, es
necesario pensar en esquemas que permitan el buen uso del agua en las ciudades; es
decir, reutilizar el agua, que de otra manera se convertiría en agua residual, tantas veces
como sea posible mediante tratamientos adecuados. Con estos esquemas, que no son
nuevos pero que hasta ahora han sido apenas incipientes, se podría utilizar agua de
menor calidad en actividades que así lo permitan y con ello liberar la de alta calidad sólo
para consumo humano u otros usos especializados.
Las aguas residuales, principalmente las domésticas se pueden subdividir en aguas
negras (procedentes de los inodoros, con materia fecal) y aguas grises (procedentes de
lavados en general como: cocinas, lavamanos, duchas, conteniendo detergentes, restos
de alimentos, materia orgánica y otros contaminantes). Por lo tanto se propone
implementar un sistema de reutilización de aguas residuales doméstica, en donde el agua
generada de duchas, lavamanos y lavatrastos sirvan para abastecer el tanque del inodoro
y el agua generada de los inodoros sea empleada para un sistema de riego subterráneo
en los jardines, todo lo anterior de forma controlada y segura.
El agua consumida por duchas, lavamanos, lavatrastos y lavadoras es canalizada hasta el
depósito de aguas grises, situado en el lugar más idóneo de la casa. Cuando accionamos
el dispositivo de descarga de los tanques de los inodoros y se descarga ésta, la bomba
que lleva incorporada el depósito acumulador impulsa las aguas grises para volver a
cargar los tanques de los inodoros.
Las aguas negras procedentes de inodoros son conducidas a una fosa séptica, para
luego pasar a un sistema de riego subterráneo en el área de jardinería, con tuberías
perforadas que se entierran en el suelo a una determinada profundidad creando un riego
por goteo constante.
Al momento de implementar este tipo de sistemas se debe de cumplir la forma de
operación y mantenimiento presentados para garantizar la sostenibilidad del sistema y a
corto plazo no genere mayores problemas.
DEDICATORIA
A Dios y a cada una de las personas que de alguna manera han sido parte de mi
vida y me ha apoyado para seguir adelante….
GRACIAS A TODOS
ÍNDICE
MARCO UNO
1.1 INTRODUCCIÓN
1
1.2 LO ESCRITO SOBRE EL TEMA
2
1.3 MARCO TEÓRICO
1.3.1 USO DEL AGUA
4
1.3.2 BIOCONSTRUCCIÓN
4
1.3.3 MODELO DE REUSO
5
1.3.4 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y
BIOLÓGICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
6
1.3.5 CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO
1.3.5.1 Parámetros de Calidad del Agua
10
11
1.3.6 AHORRO DE AGUA POTABLE EN EL HOGAR
1.3.6.1 Chequeo y mantenimiento de
la red de canalización
1.3.6.2 Empleo de electrodomésticos, grifería
y sanitarios de bajo consumo
13
13
13
1.3.7 MÉTODO DE REUSO DE AGUA EN
UNA VIVIENDA
14
1.3.8 REUSO DE AGUA RESIDUAL PARA
RIEGO
17
MARCO DOS
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
20
2.1 OBJETIVOS
20
2.1.1 OBJETIVO GENERAL
20
2.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
20
2.2 HIPÓTESIS
21
2.3 VARIABLES
21
2.4 DEFINICIÓN DE VARIABLES
21
2.5 ALCANCES Y LÍMITES
2.5.1 ALCANCES
23
2.5.2 LÍMITES
23
2.6 APORTE
24
MARCO TRES
3.1 SUJETOS
25
3.2 INSTRUMENTOS
25
3.3 PROCEDIMIENTO
25
3.4 DISEÑO
26
MARCO CUATRO
4.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUAS GRISES
27
4.1.1 DISEÑO DEL TRAMPA DE GRASA
27
4.1.2 DISEÑO DEL DEPÓSITO ACUMULADOR
29
4.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUAS NEGRAS
4.1.1 DISEÑO DE FOSA SÉPTICA
4.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO
35
37
40
MARCO CINCO
5.1 CONCLUSIONES
44
5.2 RECOMENDACIONES
46
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
47
ANEXOS
A – 1 PLANO INSTALACIÓN HIDRÁULICA MODIFICADA PRIMER NIVEL
A – 2 PLANO INSTALACIÓN HIDRÁULICA MODIFICADA SEGUNDO NIVEL
A – 3 PLANO DRENAJE SANITARIO MODIFICADO PRIMER NIVEL
A – 4 PLANO DRENAJE SANITARIO MODIFICADO SEGUNDO NIVEL
A – 5 PLANO SISTEMA DE RIEGO
A – 6 PLANO DETALLE DE TRAMPA DE GRASA Y FOSA SÉPTICA
A – 7 PLANO DETALLE DE DEPÓSITO ACUMULADOR
MARCO UNO
1.1 INTRODUCCION
El clima, el paisaje, el turismo y la escasez de los recursos hídricos son
características comunes de diferentes países. Sin embargo, una diferencia notable
entre ellos es el gran auge que la reutilización de aguas residuales tratadas ha
alcanzado durante las últimas décadas, tanto para el riego de jardines privados y
públicos, campos de golf y campos agrícolas, como para refrigeración industrial o
recarga de acuíferos costeros, entre otros reusos. En lugar de utilizar agua potable
de consumo público, actualmente se están reutilizando aguas residuales tratadas,
con una calidad sanitaria y estética similar a la del agua del abastecimiento.
La reutilización del agua es un fenómeno que se produce en el planeta desde que
los seres vivos existen sobre él, lo cual se conoce como el Ciclo Hidrológico. El
agua evapotranspirada por las plantas se acumula en la atmósfera en forma de
vapor de agua, desde donde cae posteriormente sobre el suelo en forma de lluvia,
para ser utilizada de nuevo por otros seres vivos. Se estima aproximadamente que
en el ciclo del agua, ésta experimenta de 5 a 6 usos antes de evaporarse en el
follaje, la tierra, los ríos, lagos y el océano donde se cierra el ciclo hidrológico. En
definitiva, la recuperación del agua no es más que una manifestación del proceso
cíclico continuo que experimentan los recursos naturales del planeta.
Junto a esta forma de reutilización del agua, denominada incidental o fortuita, ha
surgido durante las últimas décadas un enorme interés por la reutilización
planificada del agua. Por reutilización planificada o directa se entiende la
utilización para un nuevo empleo las aguas procedentes de un uso previo, sin
mediar para ello el vertido en un cauce natural. De este modo, un agua empleada
es sometida a un tratamiento que le permita alcanzar cierta calidad antes de ser
enviada a otra zona para ser aprovechada de nuevo en un uso adicional.
Es importante destacar que la reutilización planificada ha alcanzado un gran
desarrollo no sólo en países con una escasez tradicional de recursos hídricos, sino
especialmente en países con grandes recursos hidráulicos y con un elevado nivel
de vida. Los altos incrementos de la demanda de agua, con frecuencia en lugares
donde son escasos los recursos hídricos, han motivado a dirigirse hacia los
efluentes de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) como una
fuente alternativa de recursos hídricos. Una vez sometidos a un proceso adecuado
de regeneración, estos efluentes son reutilizados para riego agrícola y de
jardinería, para refrigeración industrial, para recuperación ambiental y para recarga
de acuíferos, entres otros reusos.
Por otra parte, la creciente sensibilidad ambiental ha hecho que se establezcan
normas de calidad de vertido cada vez más restrictivas, con lo que ello representa
un aumento de los gastos de depuración de las aguas residuales. Puede
entenderse así que se llegue al caso en que la reutilización de agua residual
tratada, comporte unos gastos inferiores a los de la depuración intensa que se
exige para el vertido de efluentes en zonas sensibles dedicadas al turismo, la
acuicultura o a la protección ambiental.
La consideración del agua residual tratada como un subproducto conlleva diversas
exigencias técnicas que pueden resumirse en términos de fiabilidad (garantía)
tanto de su calidad como de su cantidad. Esta consideración de producto exige en
la práctica una observancia estricta de la calidad del agua residual empleada
como materia prima, un diseño adecuado de los depósitos del agua reciclada con
criterios de fiabilidad y seguridad, y una operación y mantenimiento de los mismos
con una mentalidad propia del que elabora un producto de calidad definida.
Las aguas residuales, principalmente las domésticas se pueden subdividir en
aguas negras (procedentes de los inodoros, con materia fecal) y aguas grises
(procedentes de lavados en general como: cocinas, lavamanos, duchas,
conteniendo detergentes, restos de alimentos, materia orgánica y otros
contaminantes). Debido al creciente deterioro del entorno y escasez de agua, se
propone un sistema que reuse dichas agua residuales domésticas generadas en la
vivienda. Las referencias utilizadas en esta propuesta se presentan completas en
las Referencias Bibliográficas.
Por lo tanto se propone implementar un sistema de reutilización de aguas
residuales doméstica, en donde el agua generada de duchas, lavamanos y
lavatrastos sirvan para abastecer el tanque del inodoro y el agua generada de los
inodoros sea empleada para un sistema de riego subterráneo en los jardines, todo
lo anterior de forma controlada y segura.
1.2 LO ESCRITO SOBRE EL TEMA
El ahorro de agua potable es fundamental para economizarla en cualquier
comunidad, sobre todo en zonas donde el servicio o suministro público de agua
suele ser costoso y algunas veces irregular y de calidad variable. Existen
diferentes documentos en los cuales se han propuesto modelos para la
reutilización de la misma, entre los cuales se encuentran diversos autores y donde
se tienen estudios más específicos, entre los cuales tenemos por ejemplo:
Salazar (2003) de PROARCA / SIGMA de Guatemala en su revista titulada: “Guía
para el Manejo de Excretas y Aguas Residuales Municipales”, donde el
propósito es proveer una orientación para líderes que toman decisiones de
alternativas técnicas, institucionales, y financieras para el manejo y tratamiento de
aguas residuales individuales y de cascos urbanos de tamaño pequeño a
mediano, y con ello ofrecer un liderazgo capacitado para mejorar el manejo de
aguas residuales.
1.3 MARCO TEORICO
El agua ha sido tema de interés debido al papel vital que este recurso juega en la
vida humana y su creciente escasez para abastecer los servicios requeridos.
Como se puede ver en la Figura No. 1 se muestra la cobertura de agua potable en
la Ciudad de Guatemala, específicamente en el área metropolitana, donde se
observa que solo el 93.33 % tiene conexión mediante el servicio municipal.
FIGURA No. 1: Cobertura de agua potable domiciliar para la Ciudad de
Guatemala. Año 2,000.
REF: CEPIS (2004).
Según García (1982), en su publicación sobre “El Reuso del Agua y sus
Implicaciones”, señala que se ha incursionado en una fase de mayor alcance al
enfocarse al reuso del agua. La razón es sencilla: el aumento en el uso de agua
potable (término que significa agua con niveles de calidad para el consumo
humano) para otros fines, por ejemplo, el riego de prados y jardines. En regiones
en donde el agua es escasa, no es posible que se sigan desarrollando los centros
urbanos, con el aumento en la actividad humana e industrial correspondiente, sin
tener que recurrir a grandes inversiones en obra de infraestructura hidráulica para
cubrir la demanda de una manera sustentable.
Aparte de agotar todos los recursos tecnológicos a nuestro alcance para disminuir
el uso de agua en el hogar y en las actividades comerciales e industriales, es
necesario pensar en esquemas que permitan el buen uso del agua en las
ciudades; es decir, reutilizar el agua, que de otra manera se convertiría en agua
residual, tantas veces como sea posible mediante tratamientos adecuados. Con
estos esquemas, que no son nuevos pero que hasta ahora han sido apenas
incipientes, se podría utilizar agua de menor calidad en actividades que así lo
permitan y con ello liberar la de alta calidad sólo para consumo humano u otros
usos especializados.
1.3.1 USO DEL AGUA
Dependiendo de la complejidad de la actividad urbana y de las fuentes de
abastecimiento disponibles las cuales pueden ser de origen subterráneo o de
origen superficial, en general, el agua se introduce a un sistema de abastecimiento
de agua potable que consiste en: obras de captación, un proceso de
potabilización, tubería de conducción, tanques de almacenamiento y tubería para
la red de distribución. También el sistema de agua potable puede ser alimentado
por medio de un pozo, en el cual la mejor forma de extraer el agua es mediante
una bomba.
Por lo tanto el agua está lista para ser consumida en los hogares, comercio e
industria, para luego ser canalizada mediante un sistema de drenaje por medio de
una conexión domiciliar y con ello realizar un tratamiento del agua residual previa
a ser descargado al cuerpo receptor (suelo, río, lago, etc.), o por aplicación
directa al suelo.
Otra forma de saneamiento domiciliar es la conexión directa a una fosa séptica en
donde se genera el tratamiento y luego es descargado al cuerpo receptor o al
suelo.
1.3.2 BIOCONSTRUCCIÓN
Según Fundación Tierra (1994), en su publicación sobre la “Bioconstrucción,
Gestión del Agua”, se dispone de múltiples tecnologías para el ahorro de agua. La
instalación de reductores de caudal permite reducir el flujo de agua manteniendo
su presión. Pueden instalarse en las duchas, aunque también se instalan
fácilmente en cualquier grifo sustituyendo el filtro y/o el difusor y los tanques con
regulación del caudal también permiten un ahorro de agua considerable. Sin
embargo, los inodoros de compostaje (elaboración de una capa superficial del
suelo, obtenida artificialmente por descomposición bioquímica en caliente de
residuos orgánicos) constituyen una alternativa mucho más radical. Los inodoros
de compostaje facilitan con una buena aireación el trabajo de bacterias que
transforman las heces y parte de los orines en compuestos fertilizantes sin más
necesidad que una ventilación forzada para que no se produzcan putrefacciones
sin aire. Existen varios tipos de estos inodoros, algunos de los cuales utilizan
pequeñas cantidades de agua. Los inodoros de compostaje evitan las aguas
negras y proveen de un producto útil para enriquecer con abono a la tierra. En
estos inodoros el agua de los orines se vaporiza en el propio proceso de
descomposición. A pesar de las ventajas de estos equipos su adopción choca con
barreras culturales.
En la naturaleza no existen residuos porque los desechos de una especie
constituyen el alimento de otra. La bioconstrucción utiliza este principio para
depurar las aguas residuales (negras y grises) y devolverlas para su reutilización.
Los sistemas de depuración natural por humedales se fundamentan en los
procesos de autodepuración de los ecosistemas acuáticos: lagunas, ríos,
graveras, cascadas, etc, imitándolos y recreándolos en un espacio controlado y
con un funcionamiento más intensivo, según las necesidades de los habitantes de
la vivienda y del entorno. Estos sistemas se caracterizan por instaurar una gran
diversidad biológica. Este sistema reduce la materia orgánica del agua, que es
digerida por microorganismos anaeróbicos y posteriormente aeróbicos; los
nutrientes, que son asimilados por animales y plantas; y los patógenos, que
quedan reducidos en un 99%. De esta manera, se devuelven las aguas al medio
con unas óptimas condiciones, para que puedan ser absorbidas por la naturaleza
sin interferir en el curso natural del agua (Fundación Tierra, 1994).
1.3.3 MODELO DE REUSO
En estas circunstancias, la idea de la reutilización convierte el gasto en
tratamientos en una inversión productiva, pues en lugar de desechar el agua
residual, es posible retornar al proceso productivo una fracción del agua residual
tratada para que sea acondicionada apropiadamente para su reutilización. Este
hecho tiene un efecto benéfico desde el punto de vista del consumo de agua
potable. Al reusar agua residual tratada, las necesidades de entrada al proceso
disminuyen y, por lo tanto, también la cantidad descargada. Esto trae consigo una
cadena de ahorros derivados de varios hechos: primero, por estar consumiendo
menos agua del servicio municipal; segundo, por disminuir el gasto de tratamiento
(generalmente proporcional al volumen de agua); tercero, por la disminución en el
tamaño del tratamiento final para descarga y, por último, por la posibilidad de
utilizar el agua para otros usos o usuarios (García, 1982).
Aunque es necesario encontrar la tecnología apropiada que alcance el nivel de
eficiencia requerido, es posible, en la mayoría de los casos, encontrar esquemas
de tratamiento orientados al reuso que sean rentables, en los cuales se logren
ahorros considerables por un menor consumo de agua fresca. En la medida que la
tecnología avance y los precios reales del agua se incrementen con el tiempo, el
esquema de reutilización se volverá cada vez más atractivo, según García (1982).
El agua potable es a menudo un recurso escaso y susceptible de contaminación
por las aguas negras (procedentes de los inodoros y cargadas con materias
fecales) y grises (procedentes de cocinas y lavamanos, cargadas con detergentes
y restos de alimentos y materia orgánica). La reutilización, la depuración mediante
cadenas tróficas y el retorno al medio ambiente en óptimas condiciones son los
principios que rigen la gestión del agua en la bioconstrucción.
1.3.4 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS DE LAS
AGUAS RESIDUALES
La composición del agua residual se refiere a las propiedades físicas y a los
componentes químicos, biológicos y microorganismos patógenos de origen fecal
del agua residual; parámetros importantes para el proyecto y explotación de las
instalaciones de recogida, tratamiento y vertido, así como para la gestión técnica
de la calidad ambiental, según Mujeriego (1990) y Metcalf y Eddy (1991).
En el agua residual los parámetros de interés que se observan son los
presentados en la siguiente tabla:
TABLA No. 1:
Componente
Materia en
suspensión
Parámetros de interés en el agua residual municipal.
Parámetro de calidad
La materia en suspensión puede dar lugar al desarrollo de
Materia en suspensión, depósitos de fango y de condiciones anaerobias cuando se
incluyendo la porción vierte agua residual sin tratamiento a un medio acuático.
volátil y la inorgánica Una cantidad excesiva de materia en suspensión puede
obstruir el sistema de riego.
Materia
Demanda bioquímica
orgánica
de oxígeno, demanda
biodegradable química de oxígeno
Patógenos
Elementos
nutritivos
Descripción
Estas sustancias están compuestas principalmente por
proteínas, carbohidratos y grasas. Una vez vertidas en el
medio ambiente, su descomposición biológica puede dar
lugar al agotamiento del oxigeno disuelto en las aguas
receptoras y a la aparición de condiciones anaerobias.
Organismos
Los organismos patógenos presentes en un agua residual,
indicadores, coliformes
tal como bacterias, virus y parásitos, pueden producir
totales y coliformes
numerosas enfermedades transmisibles.
fecales.
Nitrógeno, Fósforo,
Potasio
El nitrógeno, el fósforo y el potasio son elementos nutritivos
esenciales para el crecimiento de las plantas y su presencia
en el agua aumenta el valor para el riego. Cuando se vierte
nitrógeno o fósforo en el medio acuático, puede darse el
desarrollo de formas de vida acuáticas indeseables. Cuando
se vierten cantidades excesivas de estos elementos en el
terreno, el nitrógeno puede llegar a contaminar las aguas
subterráneas.
Componente
Substancias
orgánicas
estables o
refractarias al
proceso de
tratamiento.
Parámetro de calidad
Descripción
Compuestos
específicos, como
fenoles, pesticidas e
hidrocarburos
clorados.
Estas sustancias orgánicas ofrecen gran resistencia a los
métodos convencionales de tratamiento de agua residual.
Algunas son tóxicas en el medio ambiente y su presencia
puede limitar la idoneidad de las aguas residuales para
riego.
Actividad del
ion hidronio
Potencial de
hidrógeno (pH)
El pH del agua residual afecta a la solubilidad de los metales
así como a la alcalinidad del suelo. El intervalo normal para
el pH de un agua residual municipal se sitúa entre 6.5 y 8.5
todo y que la presencia de agua residual industrial puede
modificar el pH de forma significativa.
Metales
pesados
Elementos conocidos
como Cadmio (Cd),
Cinc (Zn), Níquel (Ni) y
Mercurio (Hg).
Algunos metales pesados se acumulan en el medio
ambiente son tóxicos para los animales y las plantas. Su
presencia en el agua residual puede limitar su idoneidad
para agua de riego.
Sustancias
inorgánicas
disueltas
Materia disuelta total,
conductividad
eléctrica, elementos
concretos como Sodio
(Na), Calcio (Ca),
Magnesio (Mg), Cloro
(Cl) y Boro (B).
Un grado excesivo de salinidad puede perjudicar ciertos
cultivos. Determinados iones como los cloruros, el sodio y el
boro son tóxicos para ciertas plantas. El sodio puede causar
problemas de permeabilidad en los suelos.
Cloro libre y cloro
combinado
Una concentración excesiva de cloro libre, superior a 0.05
mg/ l, puede provocar quemaduras en las puntas de las
hojas y estropear algunas especies de plantas sensibles. No
obstante, la mayor parte del cloro presente en un agua
residual es cloro combinado, que no perjudica a las plantas.
Existe cierta preocupación por los efectos tóxicos derivados
de los compuestos organoclorados que puedan llegar a
contaminar las aguas subterráneas.
Cloro residual
REF: Mujeriego (1990) y Metcalf y Eddy (1991).
La composición del agua residual viene definida por las cantidades reales de los
componentes físicos, químicos y biológicos presentes en ella y puede variar según
la composición del agua de cada población. Los valores típicos que estos
parámetros toman en el agua residual municipal bruta (sin tratar) son los
presentados a en la Tabla No. 2.
Esta tabla presenta datos típicos de los constituyentes encontrados en el agua
residual doméstica. Según las concentraciones de estos constituyentes, el agua
residual se clasifica en alta, media o baja. Estos datos pretenden sólo servir de
guía y no como base de proyecto ya que las concentraciones varían con la hora
del día de la semana, el mes del año y otras condiciones locales.
TABLA No. 2:
Parámetros en el agua residual municipal sin tratar.
Componente
Intervalo de concentraciones
Alta
Media
Baja
Materia sólida, (mg / L)
1200
720
350
1. Disuelta total
850
500
250
Inorgánica, (mg / L)
525
300
145
Orgánica, (mg / L)
325
200
105
350
220
100
Inorgánica, (mg / L)
75
55
20
Orgánica, (mg / L)
275
165
80
Sólidos Sedimentables, (mg /L)
20
10
5
Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5) a 20ºC, (mg / L)
400
220
110
Carbono orgánico total, (mg / L)
290
160
80
Demanda Química de Oxigeno (DQO) , (mg / L)
1000
500
250
85
40
20
Orgánico
35
15
8
Amoníaco
50
25
12
Nitritos
0
0
0
Nitratos
0
0
0
Fósforo, (mg / L)
15
8
4
5
3
1
2. En suspensión
Nitrógeno, (mg / L)
Orgánico
10
5
3
Cloruros
Inorgánico
100
50
30
Alcalinidad, (mg / L)
200
100
50
Grasa, (mg / L)
150
100
50
NOTA: (mg / L) = miligramos por litro
REF: Mujeriego (1990) y Metcalf y Eddy (1991).
Los parámetros presentados son los que se analizan con mayor frecuencia; antes
se creía que eran suficientes para caracterizar el agua residual pero a medida que
aumentó el conocimiento de la química y de la microbiología del tratamiento de
agua residual se ha puesto de manifiesto la importancia de realizar análisis
adicionales de algunos metales (necesarios para el crecimiento de ciertos
microorganismos: Calcio (Ca), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Hierro (Fe), Magnesio
(Mg) y Cinc (Zn)), presencia o ausencia de sulfuro de hidrógeno (para investigar
condiciones corrosivas, precipitación de metales, etc.), concentraciones de
sulfato, presencia de organismos filamentosos, etc (Metcalf y Eddy, 1991).
La calidad de un agua residual se determina normalmente con parámetros
globales de contaminación como lo son la Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO5) y la Demanda Química de Oxígeno (DQO). Pero estos no son los
parámetros de calidad que toman mayor importancia cuando se trata de utilizar el
agua residual como agua de riego sino aquellos elementos químicos que afectan
al crecimiento de las plantas o a las propiedades del suelo. En este contexto el
principal parámetro de calidad es el contenido de sustancias inorgánicas o
minerales disueltas que, además, no experimenta una variación importante en la
mayoría de procesos de tratamiento de agua residual.
Además de los parámetros físicos y químicos presentados en el agua residual
municipal, contiene microorganismos patógenos de origen fecal, tal como
bacterias, virus, protozoos y gusanos parásitos. Debido al alto número de
microorganismos patógenos presentes tanto en el agua como en el agua residual,
y de la dificultad práctica para determinarlos, se usan bacterias del grupo coliforme
(ver Tabla No. 3) mucho más numerosas y fáciles de determinar, como
indicadoras de la presencia de entero patógenas en el afluente tratado y en el
agua regenerada. La presencia de coliformes fecales en una agua se considera
como indicación de la posible presencia de microorganismos patógenos, mientras
que la ausencia de coliformes se considera como indicación que el agua esta libre
de microorganismos patógenos (Mujeriego, 1990).
TABLA No. 3:
Normas para la calidad del agua potable en Guatemala.
PARÁMETRO
Año
Origen
UNIDAD
Microbiológicos
Coliformes fecales o E. CF/100 mililitros
coli (CF)
Coliformes totales (CF) CF/100 mililitros
Bact. heterotróficas
CF/100 mililitros
OMS
1995
Valores
guía
GUATEMALA
1998
NGO 29001
0
< 2,2
0
-
< 2,2
-
REF: CEPIS (2004).
Según el Acuerdo Gubernativo No. 13 (2,003), en su publicación del “Reglamento
de la Calidad de las Descargas de Aguas Residuales a Cuerpos Receptores”, los
parámetros físicos, químicos y biológicos que deberán ser determinados en las
aguas residuales para ser vertidos en un cuerpo receptor se presentan en la Tabla
No. 4:
TABLA No. 4:
Límites máximos permisibles de contaminantes básicos
para descargas en cuerpos receptores en Guatemala.
PARÁMETRO
Temperatura ºC
EMBALESES
AGUAS
RÍOS NATURALES Y
COSTERAS
ARTIFICIALES
±7
±7
±7
SUELO
HUMEDALES
NATURALES
NA
±7
15
15
15
15
15
Ausente
Ausente
Ausente
Ausente
Ausente
1
1
1
NA
1
60
40
75
150
75
100
40
100
230
75
200
100
200
250
150
Nitrógeno Total, (mg / L)
40
30
15
80
NA
Fósforo Total, (mg / L)
20
10
10
18
NA
Grasas y Aceites, (mg / L)
Materia Flotante
Sólidos Sedimentables, (mg
/ L)
Sólidos Suspendidos
Totales, (mg / L)
Demanda Bioquímica de
Oxígeno (DBO5 ),(mg / L)
Demanda Química de
Oxígeno (DQO), (mg / L)
NOTA: (mg / L) = miligramos por litro
REF: Acuerdo Gubernativo No. 13 (2,003).
Para determinar la contaminación por patógenos se tomará como indicador a los
coniformes fecales. El límite máximo permisible para las descargas de aguas
residuales vertidas a cuerpos receptores, así como las descargas vertidas a suelo
es de 1,000 como número mas probable (NMP) de coniformes fecales por cada
100 mililitros, según el Acuerdo Gubernativo No. 13 (2,003).
1.3.5 CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO
Según Mujeriego (1990), en su publicación “Manual Práctico de Riego con Agua
Residual Municipal Regenerada. Calidad de un Agua de Riego”, el tipo de agua
que se utilice como agua de riego tiene dos efectos importantes, a corto plazo
influye en la producción y a largo plazo ciertas aguas pueden perjudicar el suelo.
Sea cual fuere el origen del agua debe de cumplir la calidad que se exige a un
agua de riego natural y únicamente en ciertas situaciones o para ciertas
producciones pueden variarse los márgenes establecidos, siempre que no afecte
las propiedades del suelo.
Para la evaluación de la calidad de un agua de riego se han desarrollado índices
empíricos que suponen una guía práctica y de uso generalizado. Esta evaluación
no requiere el grado de precisión analítica propio de un estudio de investigación,
se trata de obtener una indicación de los posibles problemas a tener en cuenta en
la toma de decisiones, según Mujeriego (1990).
1.3.5.1 Parámetros de calidad del agua
El conjunto de parámetros a considerar en la evaluación de la calidad del agua
para riego, han de contemplar el conjunto de características físicas, químicas y
biológicas que definen su buen uso. Habitualmente las determinaciones que se
realizan al agua de riego se observan en la Tabla No. 5:
TABLA No. 5:
Parámetros de calidad del agua para riego.
Símbolo
Unidad
Intervalo
Conductividad eléctrica
CEa a 25ºC
(uS/cm)
0 – 3000
Material disuelta total
MDT
(mg / L)
0 - 2000
(mg / L)
0 – 400
(mg / L)
0 – 60
(mg / L)
0 – 900
(mg / L)
0–3
(mg / L)
0 – 600
(mg / L)
0 – 1100
(mg / L)
0 - 1000
Parámetro de Calidad Usual
SALINIDAD
Contenido en sales
Cationes y Aniones
Calcio
Magnesio
Sodio
Carbonatos
Bicarbonatos
Cloruros
Sulfatos
Ca2+
Mg2+
Na+
CO2-3
HCO3CLSO2-4
Símbolo
Unidad
Intervalo
Boro
B
(mg / L)
0–2
Ion Hidronio
pH
(mg / L)
6.5 – 8.5
Parámetro de Calidad Usual
Diversos
NOTA: (mg / L) = miligramos por litro
(uS/cm) = Micro Siemens por centímetro
REF: Mujeriego (1990).
Los datos presentados son, en principio, suficientes para evaluar la idoneidad de
un agua para riego y tener en cuenta los posibles problemas que esta agua pueda
causar al suelo o a las plantas. En algunos casos cuando se sospecha de una
anomalía en el agua es importante la determinación de otros parámetros como: el
contenido en metales pesados y boro ( por su incidencia en la cadena trófica y su
alta toxicidad ), los sólidos en suspensión ( pueden condicionar el tipo de riego ),
los detergentes ( para evitar problemas en las conducciones y en las superficies
activas del suelo); si se realiza la preparación de soluciones nutrientes, para la
fertirrigación, se han de analizar además de los iones habituales otros como:
hierro, manganeso, cobre, nitratos y fosfatos, a fin de tener en cuenta sus
concentraciones en el agua de riego.
A la vez es importante realizar análisis adicionales que contemplen los siguientes
parámetros:
1. Elementos nutritivos ( mg / L )
Nitratos, amoníaco, nitrógeno orgánico, potasio, nitrógeno total, fósforo ortofosfato,
fósforo total.
2. Cloro residual ( mg / L )
3. Microelementos
Aluminio, arsénico, bario, cadmio, cromo, cobre, fluoruros, hierro, plomo, litio,
manganeso, mercurio, níquel, selenio, plata, Vanadio y Zinc.
Antimonio, berilio, cobalto, molibdeno, talio, estaño, titanio y tungsteno (este
segundo grupo sólo si se sospecha su presencia).
El análisis de los microelementos es interesante realizarlo una vez antes del inicio
de las operaciones de riego y posteriormente para realizar un seguimiento
periódico de aquellos elementos presentes en cantidades importantes y
significativas (Mujeriego, 1990).
1.3.6 AHORRO DE AGUA POTABLE EN EL HOGAR
El ahorro de agua potable en el hogar es fundamental para economizarla en
cualquier comunidad. Sobre todo en zonas donde el servicio o suministro público
de agua suele ser costoso y algunas veces irregular y de calidad variable.
Como se puede observar en la Figura No. 2 se muestra los indicadores de la
calidad del servicio del agua potable en la Ciudad de Guatemala, específicamente
en el área metropolitana.
Existen una serie de técnicas y tecnología muy sencilla para lograr ahorros
importantes de agua, sin afectar la calidad de vida de los consumidores. Una de
las principales, es la que propone una medición eficiente del consumo en cada
inmueble:
1.3.6.1 Chequeo y mantenimiento de la red de canalización:
Según CEPIS (2004) las pérdidas desde el lugar de abastecimiento de agua hasta
la vivienda pueden llegar a ser de hasta el 35% del agua canalizada, lo cual es
debido a una mala lectura del contador correspondiente o a conexiones ilícitas.
Según Agrodesierto (1999), en su publicación sobre “Investigación, Conservación
y Desarrollo de Zonas Áridas, Programas Tecnológicos”, las causas del deterioro
de la red son varias, pero van desde conexiones mal realizadas, tuberías
agrietadas, pequeños movimientos de tierras, flotadores que no funcionan, llaves
en mal estado, etc. En el hogar también se producen estas pérdidas, pero en este
caso no sólo afectan a la economía doméstica sino a la integridad de las
edificaciones (humedades, mohos, manchas, etc.) y a la calidad de vida.
1.3.6.2 Empleo de electrodomésticos, grifería y sanitarios de bajo consumo:
Los ahorros con el empleo de estos elementos pueden oscilar entre un 25 - 40%.
Estos elementos se hallan poco difundidos y deberían ser no sólo más conocidos,
sino de instalación obligatoria, especialmente la grifería, que cuesta muy poco
comparado con las utilizadas comúnmente y permite ahorros importantes
(Agrodesierto, 1999).
FIGURA No. 2: Indicadores de la calidad de los servicios del agua potable
para la Ciudad de Guatemala.
Agua potable distribuida a través de la red:
% de agua no contabilizada
% de agua perdida por fugas
Producción per cápita total
% viviendas con medidores
290,000 m3/ día
43
35
280 l/per cápita/ día
95
% medidores reemplazados en el año
8
Calidad del agua potable: (% de pruebas microbiológicas, químicas, físicas,
n/d
estáticas que infringen normas nacionales / total pruebas)
% agua potable a través de la red de distribución que se desinfecta
100
efectivamente
% de población servida por sistemas de distribución de agua potable
intermitente
40
Número típico de horas por día de suministro de agua potable
7
REF: CEPIS (2004)
1.3.7 MÉTODO DE REUSO DE AGUA EN UNA VIVIENDA
Es un método muy sencillo, pero requiere de previsión al momento de diseñar,
rehabilitar o modificar una vivienda. Una persona consume entre 20 m3 y 25 m3
cada año de agua potable en el tanque del inodoro. Hay muchas maneras de
reutilizar una parte del agua del abastecimiento, y una de las viables es
simplemente reutilizar el agua de la ducha y lavamanos para emplearla en el
tanque del inodoro. El tanque utiliza, comúnmente, agua potable (ver Figura No.3),
regularmente consume de 6 a 8 litros (depende del tipo de taza sanitaria utilizada).
Reutilizando el agua de la ducha y lavamanos para su empleo en el tanque se
pueden ahorrar aproximadamente quinientos litros a la semana, ya que más de un
tercio del agua que se utiliza es para el inodoro (Ecoaigua, 1999).
FIGURA No. 3: Consumo de agua en litros por persona y día en América
Latina, zona urbana.
REF: Ecoaigua (1999)
El agua de las duchas, bañeras y lavamanos se pude reutilizar para el tanque del
inodoro, donde las aguas grises son almacenadas en un depósito acumulador y
por medio de tubería de PVC el agua es conducida para la alimentación del
tanque del inodoro. En la reutilización de aguas grises se necesita una mayor
seguridad en su manipulación, por lo que se recomienda la depuración físico –
químicas de las aguas procedentes de duchas, lavamanos y bañeras, donde por
medio de una malla fina sirva como tamiz para no permitir el ingreso de sólidos y
con la aplicación de cloro se desinfecte el agua del depósito ya que se encuentra
contaminada.
Hay muchas formas de instalar un sistema de reutilización de agua, la viable
energéticamente es aquella que permite prescindir de bombas aprovechando la
misma presión del agua, para esto el depósito acumulador y el tanque del inodoro
han de estar ubicados a diferentes niveles, o bien se puede aprovechar el agua de
un piso superior. En el caso en que no se tenga esta diferencia de altura, o sea
una vivienda de un solo nivel, es necesario utilizar una bomba la cual permitiría
subir el agua del depósito al segundo nivel o distribuirla en todo el nivel inferior.
Por lo tanto es imprescindible un depósito de almacenaje intermedio, un filtro
sencillo (para pelos y otros posibles restos) y un sistema que permita al tanque
tomar agua limpia en caso de necesidad. Esto último se puede conseguir
disponiendo una entrada de agua regulada con una llave de paso en el tanque del
inodoro o bien mediante una simple llave regulada con flotador en el interior del
depósito acumulador.
La recogida o almacenaje de las aguas procedentes de duchas, bañeras y
lavadoras para su reutilización en los tanques de los inodoros, consigue un ahorro
aproximado entre el 35 y el 45% del consumo normal (es necesario tener en
cuenta la estructura de la unidad familiar, es decir, la cantidad de personas que
forman la familia).
El agua consumida por duchas, bañeras y lavadoras es canalizada hasta el
depósito de aguas grises, situado en el lugar más idóneo de la casa, como se
puede ver en la propuesta del diseño del depósito acumulador este lugar sería una
bodega o por falta de espacio podría ir enterrado en el jardín. Cuando se acciona
el dispositivo de descarga de los tanques de los inodoros y se descarga ésta, la
bomba que lleva incorporada el depósito acumulador impulsa las aguas grises
para volver a cargar los tanques de los inodoros.
La mejor forma de poder adaptar estos sistemas es en viviendas en construcción
ya que ello permite prever las necesidades de preinstalación. En viviendas
construidas, es necesario considerar las características específicas de dichas
viviendas para poder aconsejar la instalación de los sistemas de reutilización de
aguas grises.
Las posibles incompatibilidades con instalaciones antiguas se basan en la
posibilidad de poder instalar la doble canalización para las aguas grises. En este
sentido se aconseja la evaluación de la instalación como cualquier otro tipo de
instalación de fontanería. En caso de una reforma es necesario plantearse las
posibilidades que ofrece nuestra vivienda para instalar los sistemas de
reutilización de aguas grises.
Las aguas negras procedentes de inodoros, son conducidas a una fosa séptica,
para luego pasar a un sistema de riego subterráneo en el área de jardinería, con
tuberías perforadas que se entierran en el suelo a una determinada profundidad
creando un riego por goteo constante. En el caso en donde las aguas negras
están conectadas al colector municipal, el sistema de riego propuesto no aplicaría
y por lo tanto no sería necesaria la construcción de una fosa séptica.
1.3.8 REUSO DE AGUA RESIDUAL PARA RIEGO
La reutilización directa de aguas residuales depuradas, ha estado desarrollada en
aquellos países con elevada capacidad tecnológica, escasez de agua y un nivel
económico alto (Salgot, 1994).
Estas circunstancias se han dado principalmente en dos lugares, California (EUA)
e Israel. Posteriormente también se desarrollaron en Arizona, Florida y otros
estados de los EUA, en Japón y en los países árabes con potencial económico.
Últimamente, en América Latina se está detectando un interés creciente por este
recurso, afirma Salgot (1994).
Las reutilizaciones más importantes son las que, por diferentes motivos consisten
en la aplicación de agua residual depurada al suelo. La reutilización donde
predominan criterios de riego, es decir, aquella en la cual el uso del agua se
efectúa en función del agua residual depurada como agua de riego.
Como se puede observar en la Tabla No. 6, el agua residual depurada tiene
diferentes aplicaciones de reutilización dependiendo del tipo de clasificación.
En este caso la finalidad de la reutilización es aumentar el rendimiento
aprovechando la materia orgánica y los nutrientes del agua residual.
TABLA 6: Tipos de reutilización del agua residual depurada.
Tipo de reutilización
Sin restricciones
(calidad máxima)
Usos urbanos
Riego en zonas de
acceso restringido
(control del uso)
Otros usos sin calidad
máxima
Aplicaciones
•
•
Riego de zonas verdes
Otros usos
•
Riego en zonas en la
que el acceso de
público es poco
frecuente y controlado.
•
•
•
•
•
•
•
Parques urbanos
Jardines
Patios de escuela
Aire acondicionado
Fuentes ornamentales
Agua para incendios
Campos de deporte
•
•
•
•
Cementerio
Cinturones verdes
Áreas residenciales
Zonas verdes en vías de
comunicación.
•
•
•
•
Limpieza de vehículos
Limpieza de calles
Tanque de inodoro
Construcción
Tipo de reutilización
Aplicaciones
•
Cultivos para consumo humano
no procesados
•
•
•
•
•
Forrajes, pastos
Fibra
Viveros, semillas
Acuicultura
Biomasa vegetal
•
Sin limitación de calidad para
conreos aéreos.
•
Sin limitación de calidad para
conreos aéreos
Consumo humano
Cuidar que no se
consumen o que se
consumen después de
procesarlos.
Riegos agrícolas
•
Riego localizado
superficial
•
Sin posibilidades
de contacto con
público y
trabajadores
•
Con contacto
agua/ usuario
•
•
Natación
Fabricación de nieve
•
Actividades sin
contacto
•
•
Campos de golf y pesca
Remo/ navegación
•
Creación de
estanques
Creación de
zonas húmedas
Mejora de
paisajes
•
Zonas húmedas para
tratamientos
Recuperación/ mantenimiento de
zonas húmedas
Implantación/ cambios de
vegetación.
•
Aplicación en
profundidad
•
Recarga de acuíferos explotados
para abastecimiento
•
Aplicación en
superficie
Aplicación en
profundidad
•
•
•
Lucha contra subsidencia
Lucha contra intrusión
Tratamiento de aguas residuales
Riego localizado
subterráneo.
Sin restricciones
(calidad máxima )
Posibilidad de
contacto con
público y
trabajadores
Usos recreativos
Cuidado de uso
•
Mejora
ambiental
•
Calidad de agua potable
Recarga de
aguas
subterráneas.
Otras calidades
•
•
•
Tipo de reutilización
Aplicaciones
Calidad potable
Ganadería
Calidad no potable
Acuicultura
animal
Reutilizaciones
industriales
Calidad potable
Reutilización
potable
Concepto de barrera
múltiple
•
•
•
•
Agua de proceso
Agua para limpieza/ lavado
Enfriamientos
Obras públicas
•
Agua de abastecimiento
•
Agua de bebida
•
•
Limpiezas
Arrastre de residuos
•
cría de peces y
moluscos
•
•
Calderas
Agua para
refrigeración
Agua para
enfriamiento
Control del polvo
Compactación de
suelos
•
•
•
•
•
Suministro total
Mezcla con otras
fuentes
REF: Salgot (1994).
MARCO DOS
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La población guatemalteca se enfrenta con problemas ambientales. Entre los
problemas más graves están la falta de agua y la limitación del abastecimiento de
la misma. La adquisición de vivienda no sólo encierra el costo de adquirirla, sino
el de los servicios públicos (agua, luz, teléfono, electricidad y basura), la
adaptación del entorno y el de los espacios verdes.
En la actualidad la mayoría de viviendas construidas, no están diseñadas para
evitar en lo posible el desperdicio de agua potable a causa del uso inadecuado de
la misma.
Debido a esto, surge la pregunta:
•
¿Cómo construir una vivienda aprovechando al máximo los productos
naturales sin deteriorar el entorno, utilizando un sistema que logre
minimizar el gasto indiscriminado de agua potable en actividades y
tareas que no requieran tal calidad de agua?
2.1 OBJETIVOS
2.1.1 OBJETIVO GENERAL
•
Proponer especificaciones para reducir el consumo de agua potable a
través de la reutilización de las aguas residuales domésticas en una
vivienda, bajo condiciones sanitariamente seguras.
2.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
•
•
•
•
Proponer un tipo de construcción para el sistema de reutilización de aguas
residuales en una vivienda de clase media.
Proponer un sistema que minimice el gasto de agua potable y que permita
la reutilización de agua residual, de forma controlada y segura.
Proponer un sistema de riego para las áreas verdes de la vivienda,
reutilizando para ello aguas residuales grises.
Proponer un sistema de separación de aguas negras y aguas grises para
viabilizar el reuso de las aguas residuales grises.
2.2 HIPÓTESIS
Según Achaerandio y Caballeros (2001), por tratarse de una investigación de tipo
descriptivo documentada, no se lleva a cabo el planteamiento de la hipótesis.
2.3 VARIABLES
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Agua
Agua Potable
Agua Residual
Agua Residual Doméstica
Aguas Grises
Aguas Negras
Reutilización
Cadenas tróficas
Bioconstrucción
2.4 DEFINICIÓN DE VARIABLES
2.4.1. AGUA
- Definición Conceptual: Sustancia cuyas moléculas están formadas por la
combinación de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, líquida, inodora,
insípida e incolora. Es el componente más abundante de la superficie
terrestre y, más o menos puro, forma la lluvia, las fuentes, los ríos y los
mares; es parte constituyente de todos los organismos vivos y aparece en
compuestos naturales (Raluy, 1991).
- Definición Operacional: Clasificar el tipo de agua y cantidad obtenida de
la misma.
2.4.2. AGUA POTABLE
- Definición Conceptual: Agua incapaz de transmitir enfermedades, libre
de concentraciones excesivas, substancia mineral y orgánica, de toxicidad y
agradable a los sentidos (Díaz, 2003).
- Definición Operacional: Cantidad de agua apta para el consumo
humano.
2.4.3. AGUA RESIDUAL
- Definición Conceptual: Agua alterada en su calidad por el uso que se ha
hecho de ella (Díaz, 2003).
- Definición Operacional: Cantidad de agua disponible para su
reutilización.
2.4.4. AGUA RESIDUAL DOMÉSTICA
- Definición Conceptual: Líquidos provenientes de viviendas y edificios
comerciales e institucionales, que son conducidos por medio de una red de
drenaje hacia una planta de tratamiento, preferiblemente (Salazar, 2003).
- Definición Operacional: Cantidad de agua de desecho con posibilidad de
reutilización en la vivienda.
2.4.5. AGUAS GRISES
- Definición Conceptual: Es el agua residual producida de lavaderos,
duchas, pilas, etc. Su característica principal es que contiene grandes
cantidades de jabón (Salazar, 2003).
- Definición Operacional: Cantidad de aguas de desecho disponible para
su conducción y almacenamiento para ser reutilizada en la alimentación de
los tanques de inodoros.
2.4.6. AGUAS NEGRAS
- Definición Conceptual: Estas son las producidas en los inodoros y
mingitorios, contienen sólidos y elementos patógenos que son expulsados
por el cuerpo humano (Salazar, 2003).
- Definición Operacional: Cantidad de agua procedente de los inodoros,
tratada en una fosa séptica y conducida por medio de tubería para poder
ser utilizada en un sistema de riego subterráneo en los jardines.
2.4.7. REUTILIZACIÓN
- Definición Conceptual: Acción y efecto de reutilizar. Utilizar algo, ya sea
con la función que desempeñaba anteriormente o con otros fines (Raluy,
1991).
- Definición Operacional: Consumir menos agua potable y por lo tanto
disponer de más agua para otros usos o usuarios.
2.4.8. CADENAS TRÓFICAS
- Definición Conceptual: Serie de eslabones enlazados entre sí,
perteneciente o relativo a la nutrición de los tejidos o de los organismos
(Raluy, 1991).
- Definición Operacional: Conocer las óptimas condiciones para la
depuración del agua.
2.4.9. BIOCONSTRUCCIÓN
- Definición Conceptual: Fabricación, edificación, hacer de nueva planta
una obra de arquitectura o ingeniería, un monumento o en general cualquier
obra pública, sin generar un gran impacto en el medio que nos rodea
(Raluy, 1991).
- Definición Operacional: Crear un desarrollo sostenible que sea
generador y regulador de los recursos empleados en conseguir un hábitat
sano, saludable y en armonía con el resto.
2.5 ALCANCES Y LÍMITES
2.5.1 ALCANCES
Se pretende proponer especificaciones para la reutilización de aguas residuales
domésticas en una vivienda. La construcción de una vivienda ecológica
beneficiaría tanto a la comunidad guatemalteca como al medio ambiente ya que se
pretende aprovechar al máximo los recursos naturales, utilizando materiales
adaptados a la región, implementando formas alternativas en el uso y reuso del
recurso agua residual.
Se pretende encontrar una concientización a la hora de realizar una construcción y
con ello reducir el consumo de agua potable en la vivienda, ya que se reutilizaría
las aguas residuales grises para el llenado de tanque de inodoro ocasionando
menos consumo y gasto de agua como la medida práctica y fácilmente aplicable,
que propone el presente estudio.
Esta investigación propone la reutilización del agua residual doméstica. Para el
estudio se ha adoptado una residencia con área promedio de 240 m2, con
dimensiones de 12 x 20 mts incluyendo el jardín. Se estima adaptable para una
vivienda de clase media y en el área urbana. Se define como clase media a
familias que el ingreso mensual oscila entre Q 10,000.00 a Q 15,000.00, con todos
los servicios básicos disponibles en la vivienda (teléfono, energía eléctrica,
drenajes, extracción de basura, etc.).
2.5.2 LÍMITES
•
El estudio se realizó únicamente para viviendas individuales de clase
media, donde se propondrá especificaciones del sistema de aguas
residuales para la separación de las aguas negras y grises, y con ello
efectuar el sistema de reutilización de las mismas y la opción de riego en
las áreas verdes.
•
•
•
Esto se realizó sin efectuar un estudio detallado sobre la vegetación que se
encuentra en dicha área.
La reutilización de agua residual será
exclusivamente doméstica donde se tomarán como agua grises las
procedentes de cocinas y lavamanos, con detergentes y restos de
alimentos y materia orgánica, y aguas negras las procedentes de los
inodoros con materias fecales.
No se realizó el diseño para determinar el diámetro de las tuberías a utilizar
tanto en la red de abastecimiento de agua como en la red de conducción de
agua residual, ni tampoco el diseño estructural de los tanques a utilizar,
cualquier referencia sobre parámetros de diseño que se pueda necesitar se
especifica en McGhee, (1999).
Tampoco se realizó un análisis de costos o presupuestos de materiales de
un sistema tradicional contra un sistema de reutilización. Por lo tanto, es
necesario que a las personas que le interese este trabajo tenga
conocimientos básicos de ingeniería civil y sanitaria.
2.6 APORTE
Este estudio propone especificaciones para la reutilización de aguas residuales
domésticas, con múltiples aportes a la sociedad, universidades, profesionales y
ambientalistas, entre los que cabe destacar los siguientes:
•
•
•
•
Proveer de una propuesta sobre una forma alternativa de construcción
de la red de abastecimiento de agua, como también de la red de
conducción de agua residual en una vivienda, para la reutilización del
agua y aprovechamiento del líquido vital.
Disminuir la utilización de agua potable para la alimentación del tanque
del inodoro.
Reducir el aporte de contaminantes a los cursos naturales de agua,
debido a la reutilización del agua residual doméstica y al tratamiento
previo realizado en particular cuando la reutilización se efectúa para el
riego de jardinería, debido a que las substancias orgánicas difíciles de
mineralizar pueden ser degradadas biológicamente durante su
infiltración a través del jardín, donde sus componentes minerales serán
posteriormente asimilados por las plantas.
Aprovechamiento de los elementos nutritivos contenidos en el agua
residual doméstica sobretodo para usos en riego de jardines, sobre todo
en época de verano.
MARCO TRES
3.1 SUJETOS
En esta investigación se va a proponer especificaciones para la reutilización de las
aguas residuales domésticas en una vivienda. El estudio se realizará únicamente
para viviendas individuales de clase media, donde se define como clase media a
familias que el ingreso mensual oscila entre Q 10,000.00 a Q 15,000.00.
Por lo tanto se propondrá la separación de las aguas negras y grises, y con ello
efectuar el sistema de reutilización de las mismas y la opción para la creación de
riego de áreas verdes.
3.2 INSTRUMENTOS
Para realizar este trabajo de investigación, se utilizaron las Especificaciones
Generales de Construcción del Instituto de Fomento Municipal (INFOM, 2000).
Como en estas especificaciones no se encuentran todos los parámetros de diseño
que se puedan necesitar, se utilizaron libros de texto que contienen ese tipo de
parámetros, de manera que pueda hacerse la recopilación completa con diferentes
fuentes de información.
Se analizaron fuentes bibliográficas y se entrevistaron a profesionales de
experiencia en el área de estudio.
3.3 PROCEDIMIENTO
Para realizar la presente investigación, y cumplir con los objetivos propuestos en
la misma, se llevaron a cabo los siguientes pasos:
1. Investigación bibliográfica para la reutilización de las aguas residuales
domésticas en una vivienda
.
2. Recopilación de información y especificaciones escrita en las siguientes
instituciones:
a. Escuela Regional de Ingeniería Sanitaria (ERIS).
b. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación (MAGA).
c. Programa Ambiental Regional para Centroamérica (PROARCA).
d. Organización Panamericana de Salud (OPS).
e. Instituto de Fomento Municipal (INFOM).
3. Realización de entrevistas personalizadas a:
a. Ing. Alfredo Szarata, del Instituto de Fomento Municipal (INFOM).
b. Dr. Adán Pocasangre, del la ERIS.
c. Ing. Víctor Arriaza, consultor PROARCA.
4. Desarrollo de la propuesta de especificaciones para la reutilización de las
aguas residuales en una vivienda.
5. Conclusiones y Recomendaciones relacionadas con la investigación.
3.4 DISEÑO
Según Achaerandio y Caballeros (2001), por tratarse de una investigación de tipo
descriptivo documentada, no se utiliza un diseño estadístico.
MARCO CUATRO
Se presenta la propuesta de especificaciones para la reutilización de aguas
residuales domésticas. Para el estudio se ha adoptado una residencia de 12 x 20
mts, incluyendo el jardín, de clase media y en el Área Urbana. Se propondrá la
separación de las aguas negras y grises, y con ello efectuar el sistema de
reutilización de las mismas y la opción para la creación de riego de áreas verdes.
4.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUAS GRISES
En general, las aguas de desecho contienen menos del 0.1% de materias sólidas,
gran parte de dicha agua es procedente del baño o de la lavandería y, por encima
contiene basuras, papeles, cerillos y trapos, pedazos de madera y heces fecales
El sistema de reutilización de aguas grises consiste en conducir por medio de la
red de drenaje con tubería de PVC (Instituto de Fomento Municipal [INFOM],
2000), las aguas residuales procedentes de cocina con restos de alimentos y
materia orgánica hacia una trampa de grasa la cual elimina las grasas, que
tienden a formar nata, tapar las rejillas fijas, obstruir los filtros. El periodo de
detención varía de 5 a 15 minutos. Unos dos miligramos por litro de cloro
aumenta la eficacia de la eliminación de la grasa (Merritt, Loftin y Ricketts, 1999).
A la vez la tubería procedente de lavadoras, bañeras y duchas con detergentes y
la que viene de la trampa de grasa es conducida hacia el depósito acumulador
donde servirá para abastecer los tanques de los inodoros. En la red de tuberías
de drenaje, según Merritt et al. (1999), no se deben usar tuberías de un diámetro
menor de 4 pulgadas debido a la posibilidad de obstrucciones. La colocación de
los tubos se hace, por lo general, con cierta pendiente la cual no debe de ser
menor al 2%.
Las juntas entre los tramos de las tuberías se realizan, por lo general, con una
junta plástica o empaque. Se prefieren tipos de juntas elásticas a las rígidas, pues
estas últimas pueden agrietarse a causa del asentamiento diferencial (Merritt et
al., 1999).
4.1.1 DISEÑO DE TRAMPA DE GRASA
Los criterios de diseño son de acuerdo a McGhee (1999):
Diseño por volumen = V ( Q x t ) [ para un día ]
Producción Promedio = 9.5 litros / persona
Volumen mínimo para una vivienda = 30 galones = 110 litros
Volumen mínimo para pequeñas instalaciones (hasta 50 personas)
= 125 galones = 473 litros
Relación Largo / Ancho = 2 : 1
Altura = 0.30 a 0.90 mts
Volumen = Producción Promedio x No. Personas [ litros ]
Diseño:
V = volumen
A = Área
H = Altura = 0.45 mts
a = Ancho
b = Largo = 2a
litros
x 5 personas = 47.5 litros
personas
V = 9.5
Vmín = 30 galones = 110 litros = 0.11 mts3
A=
V
0.11
=
= 0.24 mts2
H
0.45
A = ab = a x 2a = 2 a2
a=
A
2
=
0.24
2
= 0.35 mts
b = 2a = 2 x 0.35 = 0.70 mts
Por lo tanto, la trampa de grasa tendrá unas dimensiones internas de 0.35 x 0.70
mts, y será una estructura de concreto reforzado con el ingreso y egreso de
tubería que se indica en los planos (Anexo A-3 y A-6). El precio aproximado para
la construcción de una trampa de grasa bajo las condicione indicadas sería de
Q 1,125.00 (costo al año 2004).
Las trampas de grasa necesitan mantenerse con cantidades bajas de grasa para
evitar taponar el sistema de desagüe o las líneas de drenaje. Para mantener el
sistema funcionando sin problemas, hace falta limpiar las tuberías y la trampa
periódicamente. Para evitar esas operaciones tan costosas, el sistema debe ser
tratado biológicamente dos veces por mes para mantener las líneas de drenaje
limpias y la grasa al mínimo en la trampa. Las bacterias introducidas en la trampa
de grasa se alimentan de la grasa y el sedimento que se encuentra en la trampa,
inhibiendo la acumulación de los mismos dándose cuenta que el tratamiento
mantiene el sistema con la cantidad de sedimento muy bajo y evitando que la
trampa de grasa se tapone o mantenga un mal olor.
4.1.2 DISEÑO DEL DEPÓSITO ACUMULADOR
Para la propuesta del diseño del Depósito Acumulador se debe de tomar en
cuenta el volumen necesario para el abastecimiento diario de los inodoros, donde
las cantidades calculadas a continuación serán aproximadas.
Para conocer la cantidad de agua residual domestica por personas al día, se
presenta la Tabla No. 7:
TABLA 7: Cantidad de Aguas Residuales Domésticas por persona al día.
Litros / persona / día
Tipo
Demanda
Descarga
Comida y Bebida
3
0
Lavado de Platos
4
4
Lavado de Ropa
20
19
Higiene Personal
10
10
Higiene con Tina y Ducha
20
20
Limpieza de la Casa
3
3
Inodoro (heces y orina)
20
22
80
78
TOTALES
REF: Schneider (1991).
De la Tabla No. 7 se puede deducir que la demanda para el tanque de un inodoro
es de 20 litros / persona; por lo tanto, si se tiene una vivienda donde habitan 5
personas, el consumo diario en el Tanque de Inodoro sería aproximadamente de:
V = 20
litros
personas
x5
= 100 litros / vivienda / día
personas / día
vivienda
Por lo tanto, se podría tener los siguientes parámetros para el diseño:
Diseño por volumen = V ( Q x t ) [ para un día ]
Volumen mínimo para una vivienda (5 personas)= 100 litros
Relación Largo / Ancho = 2 : 1 (dependerá del espacio disponible en
la vivienda)
Altura = 0.90 a1.50 mts (dependerá del espacio disponible en la
vivienda)
Tiempo de retención hidráulica =
V
= 2 horas.
Q
Diseño:
V = volumen
A = Área
H = Altura = 0.90 mts
a = Ancho
b = Largo = 2a
Vmín = 100 litros = 0.10 mts3
A=
V
0.10
=
= 0.11 mts2
H
0.90
A = ab = a x 2a = 2 a2
a=
A
2
=
0.11
2
= 0.25 mts
b = 2a = 2 x 0.25 = 0.50 mts
Por lo tanto el depósito acumulador tendrá unas dimensiones internas de 0.25 x
0.50 mts. y será una estructura de concreto reforzado con el ingreso y egreso de
tubería que se indica en los planos (Anexo A-1, A-2, A-3, A-4 y A-7). El precio
aproximado para la construcción del depósito acumulador bajo las condiciones
indicadas sería de Q 2,000.00 (costo al año 2004).
Una vez almacenadas las aguas en el depósito acumulador cuando se acciona el
dispositivo de descarga de los tanques de los inodoros, la bomba sumergible
(McGhee, 1999) que lleva incorporada el depósito impulsa las aguas grises por
medio de la red de abastecimiento con tubería PVC para volver a cargar las
tanques de los inodoros (INFOM, 2000).
En la red de abastecimiento según Merritt et al., (1999), el sistema de distribución
de agua debe ofrecer un suministro seguro en cantidad suficiente y una presión
adecuada para uso doméstico.
Es importante hacer notar que las dimensiones propuestas para el depósito es
eficiente para un rango de 5 a 7 personas. Si se tiene un crecimiento de personas
viviendo en el hogar es necesario recalcular las dimensiones y agregar otra
cámara para su ampliación.
El depósito acumulador debe de tener las siguientes características:
•
•
•
•
•
•
•
Totalmente impermeable.
Sistema de evacuación de sobrellenado mediante un aliviadero lateral en la
parte superior del depósito, conectado al tubería de drenaje general.
Cerrado herméticamente para evitar el ingreso del sol, ya que puede
acelerar la putrefacción de los sólidos encontrados ahí.
El depósito acumulador será un sistema en paralelo, es decir, se colocarán
dos cámaras seguidas, para permitir tener una mejor operación y
mantenimiento
El depósito será ubicado en algún lugar de la vivienda que sirva como
bodega y no sea muy transitado por las personas y donde se tenga la
precaución de no ser manipulando por menores o personas que
desconozcan el contenido del mismo. En el caso en que no se tenga algún
lugar disponible para su ubicación podría estar enterrado en el jardín.
En la salida de la tubería que alimenta el Depósito se debe colocar una
malla fina, que sirva como tamiz y no permita el ingreso de sólidos.
Resistente a las presiones del suelo y a sismos.
Para el mantenimiento del depósito acumulador se deben de tomar en cuenta las
siguientes características:
•
•
•
•
•
Se recomienda realizar una limpieza cada seis meses del depósito
mediante el acceso en su parte superior. Para el mantenimiento es
necesario realizar el vaciado de una de las cámaras mientras la otra esta en
servicio.
Antes de realizar la limpieza del depósito o alguna manipulación en el
tanque del inodoro, es necesario abrir la válvula de paso del agua potable,
para purificar el interior de los mismos.
Es necesario realizar la limpieza de la malla del depósito, por lo menos
cada mes, para evitar la descomposición de los sólidos.
Realizar la limpieza cada seis meses del filtro que va incorporado en la
bomba sumergible.
Para mayor seguridad, debido a que el agua del depósito esta contaminada
se puede aplicar hipoclorito de calcio. Según Mayorga (1999), para que el
cloro surta efecto es necesario qua haya un período de contacto de por lo
menos 20 minutos, contados a partir del momento de la aplicación. Por lo
tanto, para los 112.5 litros encontrados en el depósito acumulador la
dosificación sería de 428.57 gramos para una concentración del 70% y
con ello preparar una solución al 0.1% (Tabla No. 8).
TABLA 8: Hipoclorito necesario para prepara solución al 0.1%.
Volumen
de
Solución
Requerida
(litros)
Cantidad de Hipoclorito (gramos)
% de Concentración
65%
66%
67%
68%
69%
1
1.54
1.52
2
3.08
10
70%
1.49
1.47
1.45
3.03
2.99
2.94
2.90
2.86
15.38
15.15
14.93
14.71
14.49
14.29
25
38.46
37.88
37.31
36.76
36.23
35.71
50
76.92
75.76
74.63
73.53
72.46
71.43
75
115.38
113.64
111.94
110.29
108.70
107.14
100
153.85
151.52
149.25
147.06
144.93
142.86
441.18
434.78
428.57
1.43
300
461.54
454.55
447.76
500
769.23
757.58
746.27
735.29
724.64
714.29
600
923.08
909.09
895.52
882.35
869.57
857.14
1000
1538.46
1515.15
1492.54
1470.59
1449.28
1428.57
REF: Mayorga (1999)
Por lo tanto se debe de tener mucha precaución a la hora de manipular o dar
algún tipo de mantenimiento al depósito, debido al tipo de contenido que se
encuentra en el mismo.
Para la instalación del sistema de reutilización de aguas se puede incorporar la
nueva tubería desde el depósito acumulador, teniendo el control de
abastecimiento con una válvula de paso y válvula de cheque, dejando conectado
la nueva tubería a la red principal para cuando el agua del deposito acumulador no
sea lo suficiente para abastecer los tanques de los inodoros, realizando esto con
una válvula de paso y válvula de cheque conectada en ese tramo.
La salida del agua de la bañera, lavamanos y lavadora actualmente conectada al
red general se corrige y se desvía al depósito acumulador, donde se intercepta
con la tubería que viene de la trampa de grasa donde esta conectada la tubería
del lavatrastos. A la vez las tuberías de las bajas de aguas pluviales pueden
desviarse y conectarse al depósito, para ayudar a bajar los contaminantes de las
aguas grises.
Entre las posibles incompatibilidades del sistema de reutilización contra el sistema
antiguo se basan en:
•
•
•
Se debe de tener mayor cuidado con la manipulación del agua del tanque
del inodoro, ya que contiene agua residual contaminada.
La posibilidad de poder instalar la canalización para las aguas grises. En
este sentido se aconseja la evaluación de la instalación como cualquier otro
tipo de instalación de fontanería. En caso de una reforma es necesario
plantearse las posibilidades que ofrece la vivienda para instalar los
sistemas de reutilización de aguas grises.
Es importante hacer notar que la calidad de servicio al utilizar agua residual
se ve afectada ya que es agua contaminada y se debe de tener un mayor
cuidado en su manipulación y mantenimiento. Sin embargo es importante
notar que se tendría un ahorro en el agua potable y con un buen manejo se
podría utilizar agua de menor calidad en actividades que así lo permitan y
con ello liberar la de alta calidad sólo para consumo humano u otros usos
especializados.
4.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUAS NEGRAS
El sistema de reutilización de aguas negras consiste en la recogida de las aguas
procedentes de los inodoros, cargadas con materias fecales por medio de la red
de drenaje con tubería PVC y canalizarla hacia una fosa séptica (INFOM, 2000).
Según Salazar (2003), en su publicación “Guía para el Manejo de Excretas y
Aguas Residuales Municipales”, en las fosas sépticas se combina los procesos de
sedimentación y de digestión anaerobia de lodos; usualmente se diseñan con dos
o más cámaras que operan en serie. En el primer compartimiento se efectúa la
sedimentación, digestión de lodos y almacenamiento. Debido a que en la
descomposición anaerobia, se produce gases que suspenden a los sólidos
sedimentados en la primera cámara, se requiere de una segunda cámara para
mejorar el proceso, evitando que los sólidos sean arrastrados con el efluente.
Las fosas sépticas, pueden ser tanques prefabricados que permiten la
sedimentación y la eliminación de flotantes, actuando también como digestores
anaerobios. El origen de la fosa séptica se remonta al año 1860, gracias a los
primeros trabajos de Jean-Louis Mourais, donde su aplicación esta muy extendida
por todo el mundo y hoy en día se fabrica principalmente con resinas de poliéster
reforzados de fibra de vidrio. Para conseguir un correcto funcionamiento las fosas
sépticas, independientemente del material de construcción empleado, deben ser
estructuralmente resistentes. Para mejorar el funcionamiento de la fosa séptica se
deben de usar tanques en paralelo, es decir, con dos compartimentos.
Los sólidos sedimentables presentes en el agua residual afluente al tanque
sedimentan formando una capa de fango en la parte inferior del tanque. Las
grasas y demás materiales ligeros ascienden a la superficie dando lugar a una
capa de espumas formada por la acumulación de materia flotante. El agua
residual decantada y libre de flotantes que se encuentra entre las capas de fango
y espuma, fluye hacia la superficie de infiltración. La materia orgánica que queda
retenida en la parte inferior del tanque sufre un proceso de descomposición
anaerobia y facultativa y se convierte en Dióxido de Carbono (CO2), Metano
(CH4), Sulfuro de Hidrogeno (H2S). A pesar de que en la fosas sépticas se genera
Sulfuro de Hidrogeno (H2S) al combinarse con los metales presentes en los
sólidos sedimentados dando lugar a la formación de sulfuros metálicos insolubles.
Aunque la descomposición anaerobia, reduce permanentemente el volumen de la
materia sólida acumulada en el fondo del tanque, siempre existe una acumulación
neta de fango. La generación de gases durante los procesos de descomposición
provoca que una parte de la materia sedimentada en el fondo del tanque ascienda
y se adhiera a la parte inferior de la capa de espumas; lo cual contribuye a
aumentar el espesor de la misma. El contenido del tanque se debe extraer de
forma periódica (una vez al año) para evitar la reducción de la capacidad
volumétrica efectiva provocada por la acumulación de espuma y fango a largo
plazo (Intertramp, 2002).
Según la EPA (Agencia de Protección Ambiental), la capacidad mínima de una
fosa séptica para una vivienda unifamiliar no debe de ser inferior a 3 mts3, por lo
tanto se tiene:
- Vivienda con 1 ó 2 habitaciones
3
mts3
- Vivienda con 3 habitaciones
4.5
mts3
- Por cada habitación adicional añadir
0.6
mts3
Igual que para el dimensionamiento de las cámaras de grasas es necesario
conocer:
•
•
•
•
Nº de habitantes y viviendas
Caudal promedio
Consumo de agua entre 175 a 250 litros / persona / día
Tiempo de retención hidráulica: De 0.5 a 1 día
Otros parámetros a tener en cuenta son:
•
•
Borde libre entre agua y techo de la fosa séptica (20 a 30 cms).
No olvidarse de instalar dispositivos de ventilación, que permitan la salida
de los gases generados en la digestión anaerobia.
Una norma general de diseño para las fosas sépticas, establece que la capacidad
volumétrica de la fosa debe ser aproximadamente igual a 5 veces el caudal
promedio. El rendimiento de una fosa séptica, oscila entre el 30% al 40% de
eliminación de la carga orgánica (DB05) (Intertramp, 2002).
4.2.1 DISEÑO DE FOSA SÉPTICA
El diseño de un tanque de sedimentación debe basarse en la velocidad de
asentamiento de la partícula más pequeña que se desea eliminar. La profundidad
no debe ser mayor de la necesaria, para impedir el arrastre y acomodar los
mecanismos de limpieza. El área superficial del líquido es más importante que la
profundidad, por tanto, se mantiene la profundidad a unos 10 pie o menos (en las
paredes laterales). El requisito de la cantidad de asentamiento superficial es, en
general, de 600 gal / (pie2 x día) para el tratamiento primario y 800 a 1000 para
todos los otros tanques. Normalmente, el período de detención es de dos horas.
Estos tres parámetros de diseño deben ajustarse, ya que cada uno de ellos
depende del otro para un flujo dado de diseño (flujo diario promedio de una planta)
tanque (Merritt et al, 1999).
Los tanques rectangulares se construyen como unidad con paredes comunes. El
ancho por unidad llega hasta 25 pies. La longitud mínima debe ser por lo menos
10 pies La relación longitud – ancho no debe excederse de 5:1. Los diseños
finales pueden determinarse por las dimensiones del los equipos disponibles para
eliminar el lodo (Merritt et al, 1999).
Los criterios de diseño son de acuerdo a McGhee (1999):
Diseño por caudal medio = Qmedio [ para un día ]
Dotación = 175 litros / persona / día
Volumen mínimo = 2,840 litros
Volumen máximo = 12 galones
Caudal mínimo = 1,890 litros / día
Caudal máximo = 54,882 litros / día
Relación Largo / Ancho = 2 : 1
Altura = 0.90 a 1.50 mts
Si Qmedio esta entre 1,890 y 5,680 litros / día
Volumen = 1.5 Qmedio [litros / día]
Si Qmedio esta entre 5,680 y 54,882 litros / día
Volumen = 4,260 + 0.75 Qmedio [litros / día]
Si Qmedio es mayor de 54,882 litros / día, se utilizarán tanques en
paralelo para pode absorber el Qmedio requerido, donde se tiene como
máximo utilizar tres tanques.
En el caso en que Qmedio requerido no abarque los tres tanques en
paralelo, es necesario colocar una Planta de tratamiento de agua
residual (PTAR), este sería el caso para la instalación en algún
condominio o similar.
Diseño:
V = volumen
A = Área
H = Altura = 0.90 mts
a = Ancho
b = Largo = 2a
Qmedio = Dotación x No. Personas [ litros / día ]
Qmedio = 175 x 5 = 875 litros / día
Qmínimo = 1,890 litros / día
Por lo tanto,
V = 1.5 Qmedio = 1.5 x 1,890 [ litros ]
V = 2,835 litros = 2.835 mts3 = 3.00 mts3
A=
V
3.00
=
= 3.33 mts2
H
0.90
A = ab = a x 2a = 2 a2
a=
A
2
=
3.33
2
= 1.30 mts
b = 2a = 2 x 1.30 = 2.60 mts
Por lo tanto la fosa séptica tendrá unas dimensiones internas de 1.30 x 2.60 mts y
será de una estructura de concreto reforzado con el ingreso y egreso de tubería
que se indica en los planos (Anexo A-3, A-5 y A-6). El precio aproximado para la
construcción de la fosa séptica bajo las condiciones indicadas sería de
Q 5,150.00 (costo al año 2004).
La operación y mantenimiento de la fosa séptica consiste en revisar en forma
periódica el nivel de lodos acumulados dentro del sistema. Se recomienda que se
mida el nivel una vez al mes. Para verificar la altura de los lodos se debe de
introducir una varilla de acero forrada de una tela blanca (o un palo de madera
pintado de color blanco) dentro de la fosa séptica. Esta permite revisar la altura de
los lodos sedimentados. Cuando la altura de los lodos alcanza el nivel máximo de
acumulación, es decir 0.50 mts de altura, estos deben de ser extraídos. La
extracción de los lodos se puede hacer de dos formas; manual o mecánica; para
ambos casos la fosa séptica debe de ventilarse como mínimo 24 horas antes de
iniciar los trabajos (Salazar, 2003).
Por lo tanto es recomendable colocar la fosa séptica en un lugar accesible para la
extracción de lodos, como lo puede ser la parte frontal de la vivienda.
Los lodos que se extraen de la fosa séptica, consisten de 80 a 99% de agua por
peso; en ellos se concentran los microorganismos patógenos, y necesitan
tratamiento o “estabilización” para:
•
•
Reducir patógenos
Eliminar olores ofensivos
El tratamiento de los lodos estabilizados consiste en aplicar químicos o una
combinación de tiempo / temperatura que asegure la remoción o transformación
de los patógenos y de los componentes orgánicos que pueden causar malos
olores (Salazar, 2003).
Una vez tratados, normalmente se utiliza un proceso para secar el agua excesiva
de los lodos para facilitar su reutilización o disposición final, según Salazar en su
publicación “Guía para el Manejo de Excretas y Aguas Residuales Municipales”.
La digestión anaerobia de los lodos es un proceso de descomposición de la
materia orgánica e inorgánica en ausencia de oxígeno molecular. El lodo crudo se
introduce en un tanque cerrado, y en la que se libera gas (primariamente metano).
El lodo se calienta por medio de un intercambio de calor externo, normalmente
utilizando el metano producido por el proceso como combustible.
Otra actividad importante que se debe de realizar en un sistema de fosas sépticas
es la revisión constante de las estructuras de concreto ya que esta se puede dañar
debido a los gases generados por el proceso séptico, según Salazar (2003).
4.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO
Luego de realizar el tratamiento primario, el agua residual pasa a un sistema de
riego subterráneo. Es uno de los métodos más modernos y se está usando
incluso para césped en lugar de aspersores y difusores en pequeñas superficies
enterrando un entramado de tuberías (Morales, 2003).
Se trata de tuberías perforadas a cada 0.15 a 0.20 mts en dos camas con
diámetros entre Ø ¼” a Ø 1”, que se entierran en el suelo a una determinada
profundidad (entre 5 y 50 cm), según sea la planta a regar (grama menos
enterradas que árboles) y de las características del suelo (capilaridad). En suelos
arenosos se trabajará a profundidades menores que en suelos arcillosos.
VENTAJAS
1.
2.
3.
4.
Permite el empleo de aguas residuales sin la molestia de malos olores.
Durabilidad de las tuberías por no estar expuestas al sol.
Se evitan problemas de vandalismo
Aumento de la eficiencia del riego, ya que por el hecho de estar enterrados
los emisores se evita que el agua esté en la superficie del suelo expuesta a
la evaporación, es decir, mejor distribución del agua, menor escorrentía y
mayor uniformidad. Además, está más cerca de las raíces que absorben el
agua necesaria para el crecimiento de las plantas, frecuentemente se
puede ver en los riegos localizados superficiales el agua desplazándose
fuera de la zona próxima a las plantas. El incremento en eficiencia en
relación con los riegos localizados superficiales es muy variable
dependiendo de la aplicación que se trate y el sistema con el que se
compare.
5. De esta forma no se queman las plantas al aplicarle agua a horas de más
sol, ya que con el riego superficial se crea el efecto de lupa por las gotas
del agua.
INCONVENIENTES
6. El principal inconveniente es por ser agua residual la utilizada para riego se
está en un contacto directo, por lo que es necesario dejar pasar un día
después de cada riego para evitar contaminación, o de preferencia que el
riego subterráneo propuesto sea aplicado en áreas verdes no utilizadas
para juego de niños.
7. En época de invierno podría ocasionarse un sobreriego, debido al sistema
de riego subterráneo implementado con la lluvia de la época.
El sistema de riego localizado subterráneo ha generado mayor aceptación, gracias
a la superación de problemas de diseño y calidad, donde la penetración de raíces
y obstrucciones ya no son un problema cuando la filtración, manejo y
mantenimiento se ejecutan bien.
En un sistema de riego localizado subterráneo, el área de filtración es de fondo por
lo que está relacionado con el largo y ancho de la tubería secundaria a instalar,
por lo tanto para esta propuesta se tiene dos áreas de filtración:
1. En el jardín frontal el cual tiene un área del filtración de:
Af1 = 0.60 x 6 = 3.6 mts2
2. En el jardín posterior el cual tiene un área del filtración de:
Af2 = 0.60 x 10.65 = 6.39 mts2
Jorgesen y Norum (1993), resumieron siete experimentos de investigación
exitosos usando el riego localizado subterráneo, que se informaron en el tercer
Congreso Internacional del Riego por Goteo, que se realizó en Fresno, California,
en 1985, y otros cuatro en la Conferencia de la Mesa Redonda de Micro irrigación (ICID), realizada en Budapest, Hungría en 1986. Como resultado, en
ninguno de estos experimentos, se encontraron los problemas mencionados por
Goldberg (Tabla No. 9).
Tabla No. 9:
Preocupaciones y problemas que han limitado la adopción
extendida del riego localizado subterráneo, según
Goldberg, en 1976.
A
La inspección del sistema es difícil y el usuario no puede evaluar las
condiciones.
B
El equipo de riego subterráneo es difícil de mantener y reparar.
C
La obstrucción de raíces, precipitados y otros materiales causarían un
funcionamiento defectuoso del sistema.
REF: Jorgesen y Norum (1993)
Actualmente se dispone en el mercado tuberías con gotero integrado con calidad
suficiente para garantizar su funcionamiento correcto y fiable en cualquier
circunstancia. El sistema debe ser adaptado y diseñado según las características
propias del lugar donde se va a desarrollar. El precio aproximado para la
instalación del Sistema de Riego Subterráneo bajo las condicione indicadas sería
de Q 2,130.00 (costo al año 2004).
Teniendo en cuenta que no se dispone de la posibilidad de controlar visualmente
el correcto funcionamiento de los emisores por estar enterrados, conviene tener en
cuenta algunos aspectos prácticos que evitaran problemas de funcionamiento de
este sistema:
1. Control periódico de los caudales habituales de riego por válvulas.
2. Limpieza periódica de las tuberías laterales dependiendo de la calidad del
agua, donde se abre las válvulas de limpieza de los extremos de las líneas
de riego, si no se dispone de válvulas de drenaje.
3. Aplicación de Herbecida para evitar la introducción de raíces en los
emisores, ya que el riesgo de que las raíces obstruyan el paso de los
emisores es más alto.
4. El tipo de suelo puede tapar los goteros por lo que se recomienda rellenar
la zanja con grava de Ø 3/8” a 3/4”
En época de lluvia se recomienda regar con el agua residual un máximo de dos
veces por semana, para no ocasionar un sobreriego y a la vez permitir que el agua
de lluvia se mezcle con el agua residual utilizada en el jardín. Luego de la
filtración del agua en el suelo, éste actúa como filtro y purifica en parte el
desperdicio.
Como se puede observar en la Figura No. 4 se muestra la cobertura de
saneamiento en la Ciudad de Guatemala, específicamente en el Área
Metropolitana, donde se observa que el 28.11 % tiene conexión a una Fosa
Séptica.
FIGURA No. 4: Cobertura de saneamiento en la Ciudad de Guatemala.
Año 2,000.
REF: CEPIS (2004)
En el caso que el 71.89% (en donde las aguas negras o residuales están
conectadas al colector municipal), el sistema de riego propuesto no aplicaría y por
lo tanto no sería necesario la construcción de una fosa séptica.
MARCO CINCO
5.1. CONCLUSIONES
1. El acto de construir, de edificar genera un impacto en el ambiente por lo
tanto, esta propuesta persigue minimizar en lo posible el impacto y
crear un desarrollo sostenible para que no agote el recurso de agua sino
que sea generador y regulador de los recursos empleados.
2. En ocasiones se usan recursos de alta calidad (agua potable) para
desarrollar servicios que no exigen tal calidad (en este caso, como punto
principal de análisis, el llenado de tanque de inodoro), por lo que esto
afecta el consumo y gasto de agua.
3. La inversión para la implementación del sistema de reuso del agua
residual doméstica, es de bajo costo debido a que el sistema de
reutilización puede adaptarse al sistema existente.
4. En un sistema de reutilización de aguas se puede utilizar la tubería
existente del inodoro, pero es necesario corregir la tubería y desviar el
agua residual al depósito acumulador para poder abastecer desde este
tanque nuevamente al inodoro.
5. Según información dada por los expertos es importante el tamaño de la
trampa de grasa, ya que si ésta es muy pequeña puede ocasionar malos
olores.
6. La diferencia entre un sistema de reutilización y las instalaciones
antiguas se basa en la posibilidad de poder instalar la doble canalización
para las aguas grises. En este sentido se aconseja la evaluación de la
instalación como cualquier otro tipo de instalación de fontanería. En
caso de una reforma es necesario plantearse las posibilidades que
ofrece la vivienda para instalar los sistemas de reutilización de aguas
grises.
7. Los problemas de obturación de los sistemas de riego subterráneo y de
riego localizado son debidos a la formación de películas biológicas
producidas por bacterias u otros microorganismos; llegando a impedir el
paso de la misma manera que lo pueden hacer elevadas
concentraciones de algas o de materia en suspensión. En general la
cloración y un buen nivel de filtrado resuelven estos problemas, por lo
tanto se debe de tener en cuenta que, en general, las aguas residuales
suelen tener más sólidos en suspensión que las aguas normales y la
frecuencia de limpieza de filtros y tuberías ha de ser mayor.
8. Las aguas de riego pueden llevar sustancias en suspensión que se
sedimentan sobre el suelo y la vegetación, con excepción de aquellas
que pasan por una filtración previa como es el caso del riego
subterráneo.
9. En época de lluvia es necesario regar con el agua residual un máximo
de dos veces por semana, para no ocasionar un sobreriego y a la vez
permitir que el agua de lluvia se mezcle con el agua residual utilizada en
el jardín.
10. El presente estudio es viable debido a que se tendría un ahorro de agua
potable en la vivienda, ya que se reutilizaría las aguas residuales grises
para realizar actividades donde no se requiera una alta calidad de agua,
como lo es el llenado de los tanques de inodoros de forma controlada y
segura, y a la vez es factible ya que puede adaptarse al sistema
existente.
5.2. RECOMENDACIONES
1. Es necesario impulsar nuevas investigaciones y divulgar los
trabajos ya realizados sobre el mejoramiento del medio ambiente
y así lograr ponerlo en práctica.
2. Poner en práctica esta propuesta sobre la reutilización del agua
residual y la separación de las aguas negras y grises en una
vivienda.
3. Realizar una propuesta sobre la reutilización del agua residual y
la separación de las aguas negras y grises en una vivienda para
la clase alta y baja.
4. Es necesario comparar la resistencia y costo de los tanques a
utilizar que se presentó en esta propuesta hechos de concreto
reforzado, contra materiales prefabricados o de plástico
encontrados en el mercado actual.
5. Es necesario realizar un análisis de costos o presupuestos de
materiales de un sistema tradicional contra un sistema de
reutilización, y con ello poder conocer la diferencia que existe
entre los sistemas y comparar el costo del agua potable.
6. Hacer una propuesta para la reutilización de agua residual para
un conjunto de viviendas, donde se propondrá especificaciones
del sistema de aguas residuales para la separación de las aguas
negras y grises y con ello efectuar el sistema de reutilización de
las mismas con plantas de tratamiento formales.
7. Al momento de implementar este tipo de sistemas se debe de
cumplir la forma de operación y mantenimiento presentados; para
garantizar la sostenibilidad del sistema y que a corto plazo no
genere mayores problemas.
8. Realizar una limpieza cada seis meses del depósito acumulador
mediante el acceso en su parte superior. Para el mantenimiento
es necesario realizar el vaciado de una de las cámaras mientras
la otra esta en servicio.
9. Antes de realizar la limpieza del depósito o alguna manipulación
en el tanque del inodoro, es necesario abrir la válvula de paso del
agua potable, para purificar el interior de los mismos.
10. Es necesario realizar la limpieza de la malla del depósito por lo
menos cada mes, para evitar la descomposición de los sólidos.
11. Realizar la limpieza periódica del filtro que va incorporado en la
bomba sumergible.
12. Para mayor seguridad, debido a que el agua del depósito está
contaminada; se puede aplicar cloro.
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